статья заместителя директора ПКТБ ЦШ Балабанова И.В. в журнале «Автоматика, связь, информатика» (октябрь 2006 года)

ДЦ «СЕТУНЬ». ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ

В начале 90-х гг. НИИЖА по заданию Главного управления сигнализации, связи и вычислительной техники МПС РФ разработал техническое задание и комплект технической документации на микропроцессорную диспетчерскую централизацию, получившую в дальнейшем наименование УВТК-ДЦ. Первые образцы линейных пунктов изготавливались на опытном производстве института. Полигоном для проведения эксплуатационных испытаний стал участок Курск – Поныри Курского отделения Московской дороги.

Монтаж линейного оборудования и его увязка с электрической централизацией действующих станций осуществлялись по проекту ГТСС. Пост ДЦ станции Курск был оснащен центральной ПЭВМ, в программном обеспечении которой предусматривались средства отладки поступающих телесигналов и посылки на станции управляющих воздействий для реализации команд телеуправления.

Для создания автоматизированного рабочего места поездного диспетчера (АРМ ДНЦ) в 1992 г. в НИИЖА были приняты на работу программисты, имеющие опыт реализации подобных проектов для оперативного управления энергосистемами. В короткие сроки они создали программный инструментарий для формирования базы данных и пользовательского интерфейса АРМа поездного диспетчера.

В марте 1993 г. система УВТК-ДЦ, получившая название ДЦ «СЕТУНЬ», была принята в опытную эксплуатацию. Ее результаты показали, что на линейных пунктах (ЛП) необходимо перейти на новую элементную базу, позволяющую существенно снизить энергопотребление и отказаться от вентиляторов охлаждения. Кроме того, применение стандартного процессора Intel386 дало возможность использовать на линейных пунктах стандартные компиляторы и операционные системы для построения нового программного обеспечения.

Принципы, положенные в основу создания программного обеспечения АРМа поездного диспетчера, позволили выделить задачу управления линейным трактом ДЦ и задачу отображения поездной ситуации на участке и ввода управляющих воздействий на объекты управления.

Появился отдельный элемент ДЦ – рабочая станция (РС) «СВЯЗЬ» (РСС), которая взяла на себя реализацию двух главных функций ДЦ – прием телесигналов (ТС) от линейных устройств и передачу в канал сообщений с приказами на реализацию команд телеуправления (ТУ) на линейных пунктах. АРМ ДНЦ взял на себя функцию пользовательского интерфейса по отображению ТС на топологию станций и ввода приказов телеуправления станционными объектами.

На основе поступающей формализованной информации стало возможным построить информационную модель слежения за подвижными единицами на диспетчерском участке и график исполненного движения поездов. В дальнейшем эти функции стали основными при реализации любого АРМа ДНЦ. Разнесение этих двух элементов ДЦ (РСС и АРМ ДНЦ) привело к образованию цифровой сети оперативного управления движением поездов, в которой интерфейс поездного диспетчера с управляемыми им объектами ни коим образом не зависел от характеристик этой ДЦ. Все особенности ДЦ брала на себя РС «СВЯЗЬ».

Первая реализация РСС с аналоговой диспетчерской централизацией была осуществлена с ДЦ «Нева» на объединенном участке Вязьма-Брянская – Дятьково Московской дороги. Разработанный аналого-цифровой преобразователь (MAC) вставляли в шину ISA стандартной ПЭВМ. Управляющая им программа писалась на стандартном Ассемблере в среде MS -DOS. Такой подход сделал решаемой задачу модернизации в короткий срок центральных постов других аналоговых ДЦ. Она была реализована на Северо-Кавказской и Приволжской дорогах при создании отделенческих центров диспетчерского управления в Краснодаре и Саратове. В дальнейшем этот опыт был распространен и на ряд других железных дорог.

Для реализации функций более сложных систем, таких, как ДЦ «Луч» и ДЦ «Минск», потребовалось устройство, имеющее в своем составе собственный сигнальный процессор DSP-50. Аналогово-цифровое преобразование в этом устройстве осуществлено посредством математических методов разложения, требующих применения специальных компиляторов. Это затрудняет модернизацию программного обеспечения диспетчерских централизаций, но при наличии соответствующих специалистов они вполне устойчивы в эксплуатации.

Для информационной увязки двух связанных эле-ментов – АРМ ДНЦ и РСС – стали использовать стандартные сетевые интерфейсы (ethernet-протоколы и RJ45 – разъемы). Стандартная сеть позволила одновременно подключить к информационным потокам несколько рабочих мест. Это дало возможность оперативно менять конфигурацию диспетчерских кругов без вмешательства в низовое оборудование ДЦ. Передача управления участками из одного центра управления в другой свелась к перекоммутации каналов связи от одного центрального поста к другому с одновременным переносом туда используемой вычислительной техники.

Центральный пост ДЦ стал местом подведения каналов связи с линейным оборудованием ДЦ и сосредоточения их центральных управляющих устройств (РСС). Для решения задач мониторинга работы ДЦ на нем также находится автоматизированное рабочее место дежурного электромеханика (АРМ ШНДЦ).

Такой подход сделал возможным в короткие сроки сосредоточить управление движением поездов в нескольких крупных центрах (ЕДЦУ) и приступить к решению задачи сквозного управления поездом на основе информации «с колеса», взаимодействующей с информационными потоками так называемого верхнего уровня. Структурная схема оборудования центрального поста показана на Рисунке 1. Все рабочие станции центрального поста объединены в локальную вычислительную сеть, изолированную от сети общего пользования рабочей станцией (РС) «ШЛЮЗ», имеющей в своем составе две сетевые платы и специальное программное обеспечение для защищенного обмена данными между задачами ДЦ и АСУ. На каждое физическое окончание канала передачи линейных устройств ДЦ подключаются основная и резервная PC «СВЯЗЬ», имеющие в своем составе аналого-цифровые преобразователи каналов связи. Для контролирования работы устройств ДЦ к локальной вычислительной сети (ЛВС) подключен АРМ ШНДЦ. С целью создания электронного архива ТС и ТУ в сети предусматривается наличие файл-сервера (РС «ФАЙЛ-СЕРВЕР»). Сопровождение этого архива, получение бумажных копий документов и др. возлагается на АРМ «Администратор». На каждом рабочем месте поездного диспетчера данного района управления устанавливается многомашинный комплекс АРМ ДНЦ, который обладает доступом к информации, циркулирующей в ЛВС не только по станциям своего участка, но и по станциям подходов к нему.

Постепенно линейная часть микропроцессорной ДЦ «СЕТУНЬ» претерпевала существенные изменения. Линейный пункт со временем превратился в стандартную промышленную микроЭВМ, ориентированную на эксплуатацию в круглосуточном режиме в жестких температурных и климатических условиях с неблагоприятной электромагнитной средой. Для линейного пункта ДЦ «СЕТУНЬ» за основу был выбран ряд изделий фирмы Octagon System’s. При наличии поддержки стандартной операционной системы MS-DOS 6.22 в изделиях этой фирмы программное обеспечение (ПО) также писалось на стандартных языках Ассемблер и C++, что сделало его пригодным для модернизации и дальнейшего развития.

ПО линейного пункта реализовало четыре основные функции:
• обеспечение транспортного протокола приема и передачи кадров ТУ и ТС;
• считывание состояния контактов реле контролируемого пункта. Для реализации этой функции использовался дешифратор, построенный на линейной релейной матрице информационной емкостью 320 ТС;
• выдача на управляющие реле объектов воздействий через релейный шифратор, состояние контактов которого контролируется на подготовительном этапе выдачи команды;
• передача служебных кадров на подключенное станционное оборудование системы передачи ответственных команд (СПОК) и трансляции ответов этой системы на центральный пост ДЦ.

В таком объеме аппаратно-программных средств ДЦ «Сетунь» была введена в эксплуатацию на участке Унеча – Злынка Брянского отделения Московской дороги в 1997 г. Структурная схема оборудования линейного пункта на основе базового блока контролируемого пункта (ББКП) представлена на Рисунке 2. На нем показан линейный блок ДЦ с внешними стыками (по цепочечному каналу связи, питанию от станционной батареи, увязке с матрицей по ТС и релейным дешифратором по выдаче управляющих воздействий на пусковые реле схем ЭЦ).

В процессе начавшегося вслед за этим проектирования и внедрения ДЦ в «полном составе», включающем в себя АРМ ДНЦ, центральный пост и линейное оборудование, выявился ряд аспектов, требующих дальнейшего развития системы. Первый из них состоит в том, что сначала участки внедрения ДЦ «СЕТУНЬ» включали в себя, как правило, станции с электрическими централизациями (ЭЦ-9, ЭЦ-12), позволяющими устанавливать поездные маршруты двух-, трехтактовыми манипуляциями ДНЦ. В дальнейшем появилось много объектов, где старые ЭЦ не имели функции маршрутного набора. «Прямой» передачи управляющего приказа на ЭЦ стало недостаточно для поддержания относительно простого интерфейса на АРМ ДНЦ. Поэтому на уровне ПО линейного пункта была реализована процедура выполнения «сложных» команд управления с динамической проверкой результатов каждого ее этапа.

Затем при проектировании ДЦ «СЕТУНЬ» на участках, где ранее работали ДЦ старого типа, появилась необходимость в обеспечении двухточечного воздействия на схемы ЭЦ, поскольку увязка с этими схемами в старых ДЦ предусматривала выдачу от последних двух импульсных команд (при установке и отмене маршрутов). Наличие в ББКП только одного исполнительного реле (ПК) приводило к серьезным усложнениям схем увязки с ЭЦ. В доработанном аппаратно-программном комплексе линейного пункта ДЦ «Сетунь», названном БКПМ (блок контролируемого пункта модернизированный), расширена схема выходного шифратора для выдачи двухточечного воздействия на схемы управления в ЭЦ. На Рисунке 3 представлена укрупненная структурная схема БКПМ с внешними стыками по каналам связи, источником питания, увязки с объектами ЭЦ и другими микропроцессорными станционными системами СЦБ. Он был введен в эксплуатацию на станции Люберцы-2 Московской дороги в 2003 году.

Со временем широта внедрения ДЦ «СЕТУНЬ» заставила усилить функцию диагностики работы станционного оборудования ДЦ. Это привело к появлению внешнего «диагностического» порта в ЛП и комплекта программного обеспечения диагностики, настраиваемого для работы как с центрального поста ДЦ, так и при внешнем локальном подключении на станции.

В процессе эксплуатации выявилось, что наличие релейного дешифратора сбора ТС при монтаже требует больших временных и материальных затрат для подключения к нему соответствующих контактов контролируемых объектов. Кроме того, матричная схема построения дешифратора приводит к отказу адресной шины при неисправности (пробое оптрона) одного его элемента. Для устранения этих недостатков была создана станционная система сбора ТС без использования такой матрицы. Блоки сбора ТС (БРКП) стали располагать на стандартных местах статива с контролируемыми объектами, соединять между собой и БКПМ локальной сетью с использованием одного стыка RS485. При этом информационная емкость линейного пункта возросла до 1024 ТС, возможно наращивание до 2048 ТС.

Развитие компьютерных технологий диктует необходимость интеграции микропроцессорных систем и устройств СЦБ с целью оптимизации эксплуатационных затрат на организацию процесса железнодорожных перевозок с обеспечением высокого уровня их безопасности. Учитывая это, разработчики ДЦ «СЕТУНЬ» предусмотрели ее увязку со станционными микропроцессорными и релейно-процессорными системами централизации и диагностики работы устройств СЦБ. ДЦ «СЕТУНЬ» может взаимодействовать с информационными системами верхнего уровня, адаптироваться к работе с цифровыми сетями передачи данных, использовать радиоканал для информационно-управляющего обмена с локомотивными устройствами безопасности, а также контролировать нарушения логики работы устройств СЦБ и оперативно блокировать не разрешаемые управляющие воздействия на устройства поездным диспетчером и др.

Балабанов Игорь Викторович, октябрь 2006 года
журнал «Автоматика, связь, информатика»